一种基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置及方法，该装置包括：通信单元、主控单元、电源单元及传感器单元，所述输电铁塔横担上设置所述传感器单元，所述传感器单元连接所述主控单元，所述主控单元通过通信单元通信连接覆冰监测后台系统，所述电源单元用于供电。本发明专利技术提供的基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置及方法，通过高精度的覆冰算法模型及AI图像分析功能实现在装置内就地实时计算导线等值覆冰厚度，能够输出报警信息及报警图像数据，降低了风险。降低了风险。降低了风险。

【技术实现步骤摘要】
一种基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及输电线路覆冰检测
，特别是涉及一种基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置及方法。

技术介绍

[0002]输电线路覆冰后，将引发断线倒塔事故，严重威胁电网的安全运行。传统输电线路覆冰观测以人力巡视或驻守观冰为主，耗费大量人力物力，人身风险高，存在观测不及时、不准确的缺点。随着技术发展，目前已有大量在线监测装置应用于覆冰监测，但普遍采用回传原始观测值的方式，定性观测覆冰厚度的情况，缺乏可靠且高精准度的覆冰算法模型，实现在边缘侧实时就地计算导线等值覆冰厚度的功能。因此，设计一种基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置及方法是十分有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置及方法，通过高精度的覆冰算法模型及AI图像分析功能实现在装置内就地实时计算导线等值覆冰厚度，能够输出报警信息及报警图像数据，降低了风险。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置，包括：通信单元、主控单元、电源单元及传感器单元，所述输电铁塔横担上设置所述传感器单元，所述传感器单元连接所述主控单元，所述主控单元通过通信单元通信连接覆冰监测后台系统，所述电源单元用于供电；
[0006]所述传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、球机、拉力传感器及倾角传感器，所述输电铁塔横担上设置所述温度传感器、湿度传感器及球机，用于采集环境温湿度数据及导线图像数据，所述拉力传感器的一端连接铁塔，另一端连接绝缘子串，用于采集导线、绝缘子串及金具重量，所述倾角传感器设置在所述拉力传感器上，用于采集绝缘子风偏角数据；
[0007]所述主控单元包括AI覆冰边缘计算模块、等值覆冰边缘计算模块、数据采样模块及数据分析处理模块，所述温度传感器、湿度传感器、球机、拉力传感器及倾角传感器连接所述数据采样模块，所述数据采样模块连接所述数据分析处理模块，所述数据分析处理模块连接所述AI覆冰边缘计算模块及等值覆冰边缘计算模块，所述等值覆冰边缘计算模块用于根据等值覆冰算法模型计算导线等值覆冰厚度，所述AI覆冰边缘计算模块用于根据导线图像数据判断是否发生覆冰情况，并对导线图像数据进行标注，得到导线覆冰图像。
[0008]可选的，所述温度传感器、湿度传感器、拉力传感器及倾角传感器通过RS485总线连接所述数据采样模块，所述球机通过网线连接所述数据采样模块。
[0009]可选的，所述通信单元包括光纤通信单元、4G及5G通信单元、北斗短报文通信单元及WIFI自组网通信单元，所述光纤通信单元及WIFI自组网通信单元通过网络连接所述数据
分析处理模块，所述4G及5G通信单元通过USB接口连接所述数据分析处理模块，所述北斗短报文通信单元通过RS422总线连接所述数据分析处理模块。
[0010]可选的，所述电源单元包括充电控制器、太阳能板及蓄电池，所述太阳能板连接通过充电控制器连接所述蓄电池，用于给蓄电池充电，所述蓄电池用于给各个单元供电。
[0011]本专利技术还提供了一种基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测方法，应用于上述的基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置，包括如下步骤：
[0012]步骤1：数据采样模块获取环境温湿度数据，并将其发送至数据分析处理模块，数据分析处理模块根据环境温湿度数据判断是否满足覆冰条件；
[0013]步骤2：若满足，则数据采样模块获取拉力传感器监测值数据、倾角传感器监测值数据，并将其发送至数据分析处理模块，数据处理分析模块对其进行处理分析后将其发送至等值覆冰边缘计算模块，等值覆冰边缘计算模块根据分析处理后的数据结合等值覆冰算法模型计算导线等值覆冰厚度；
[0014]步骤3：数据采样模块获取导线图像数据，并将其发送至数据分析处理模块，数据处理分析模块对其进行处理分析后将其发送至AI覆冰边缘计算模块，AI覆冰边缘计算模块根据处理分析后的导线图像数据判断是否发生覆冰情况，若发生，则对导线图像数据进行标注，得到导线覆冰图像，根据导线覆冰图像及导线等值覆冰厚度判断是否达到预警等级，若达到，则通过通信单元将导线覆冰图像及导线等值覆冰厚度发送至覆冰监测后台系统。
[0015]可选的，步骤1中，数据采样模块获取环境温湿度数据，并将其发送至数据分析处理模块，数据分析处理模块根据环境温湿度数据判断是否满足覆冰条件，具体为：
[0016]数据采样模块获取环境温湿度数据，并将其发送至数据分析处理模块，数据分析处理模块根据环境温湿度数据判断是否满足覆冰条件，若未满足，则进行自校准，数据采样模块定时采集未覆冰情况下的拉力传感器监测值数据、倾角传感器监测值数据，并对历史值进行覆盖。
[0017]可选的，步骤2中，等值覆冰边缘计算模块根据分析处理后的数据结合等值覆冰算法模型计算导线等值覆冰厚度，具体为：
[0018]等值覆冰边缘计算模块建立悬垂塔等值覆冰算法模型，首先，获取在无覆冰条件下悬垂塔拉力传感器监测值F0、绝缘子串风偏角α0°
及绝缘子串偏斜角β0°
以及在覆冰条件下悬垂塔拉力传感器监测值F1、绝缘子串风偏角α1°
及绝缘子串偏斜角β1°
，根据其进行拉力分解，计算算法模型为：
[0019][0020]式中，m
c
为导线单位长度质量，m
j
为绝缘子串、金具及垂直档距内间隔棒的质量，r
c
为导线直径，d
ice
为等值覆冰厚度，ρ
ice
为覆冰密度，且ρ
ice
＝0.9；
[0021]将获取的拉力传感器监测值数据、倾角传感器监测值数据输入算法模型，得到导线等值覆冰厚度。
[0022]可选的，步骤2中，等值覆冰边缘计算模块根据分析处理后的数据结合等值覆冰算法模型计算导线等值覆冰厚度，具体为：
[0023]等值覆冰边缘计算模块建立耐张塔值覆冰算法模型，首先，获取在无覆冰条件下
悬垂塔拉力传感器监测值F0、绝缘子串风偏角α0°
及绝缘子串悬垂角φ0°
以及在覆冰条件下悬垂塔拉力传感器监测值F1、绝缘子串风偏角α1°
及绝缘子串悬垂角φ1°
，根据其进行拉力分解，计算算法模型为：
[0024][0025]式中，m
c
为导线单位长度质量，m
j
为绝缘子串、金具及垂直档距内间隔棒的质量，r
c
为导线直径，d
ice
为等值覆冰厚度，ρ
ice
为覆冰密度，且ρ
ice
＝0.9；
[0026]将获取的拉力传感器监测值数据、倾角传感器监测值数据输入算法模型，得到导线等值覆冰厚度。
[0027]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的基于称重和AI图像分析的导线覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置，其特征在于，包括：通信单元、主控单元、电源单元及传感器单元，所述输电铁塔横担上设置所述传感器单元，所述传感器单元连接所述主控单元，所述主控单元通过通信单元通信连接覆冰监测后台系统，所述电源单元用于供电；所述传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、球机、拉力传感器及倾角传感器，所述输电铁塔横担上设置所述温度传感器、湿度传感器及球机，用于采集环境温湿度数据及导线图像数据，所述拉力传感器的一端连接铁塔，另一端连接绝缘子串，用于采集导线、绝缘子串及金具重量，所述倾角传感器设置在所述拉力传感器上，用于采集绝缘子风偏角数据；所述主控单元包括AI覆冰边缘计算模块、等值覆冰边缘计算模块、数据采样模块及数据分析处理模块，所述温度传感器、湿度传感器、球机、拉力传感器及倾角传感器连接所述数据采样模块，所述数据采样模块连接所述数据分析处理模块，所述数据分析处理模块连接所述AI覆冰边缘计算模块及等值覆冰边缘计算模块，所述等值覆冰边缘计算模块用于根据等值覆冰算法模型计算导线等值覆冰厚度，所述AI覆冰边缘计算模块用于根据导线图像数据判断是否发生覆冰情况，并对导线图像数据进行标注，得到导线覆冰图像。2.根据权利要求1所述的基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置，其特征在于，所述温度传感器、湿度传感器、拉力传感器及倾角传感器通过RS485总线连接所述数据采样模块，所述球机通过网线连接所述数据采样模块。3.根据权利要求2所述的基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置，其特征在于，所述通信单元包括光纤通信单元、4G及5G通信单元、北斗短报文通信单元及WIFI自组网通信单元，所述光纤通信单元及WIFI自组网通信单元通过网络连接所述数据分析处理模块，所述4G及5G通信单元通过USB接口连接所述数据分析处理模块，所述北斗短报文通信单元通过RS422总线连接所述数据分析处理模块。4.根据权利要求3所述的基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置，其特征在于，所述电源单元包括充电控制器、太阳能板及蓄电池，所述太阳能板连接通过充电控制器连接所述蓄电池，用于给蓄电池充电，所述蓄电池用于给各个单元供电。5.一种基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测方法，应用于权利要求1
‑
4任一所述的基于称重和AI图像分析的导线覆冰监测装置，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：数据采样模块获取环境温湿度数据，并将其发送至数据分析处理模块，数据分析处理模块根据环境温湿度数据判断是否满足覆冰条件；步骤2：若满足，则数据采样模块获取拉力传感器监测值数据、倾角传感器监测值数据，并将其发送至数据分析处理模块，数据处理分析模块对其进行处理分析后将其发送至等值覆冰边缘计算模块，等值覆冰边缘计算模块根据分析处理后的数据结合等值覆冰算法模型计算导线等值覆冰厚度；步骤3：数据采样模块获取导线图像数据，并将其发送至数据分析处理模块，数据处理分析模块对其进行处理分析后将其发送至AI覆冰边缘计算模块，AI覆冰边缘计算模...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋昌林，张瑞奎，范才滨，秦要武，
申请(专利权)人：四川汇源塑料光纤有限公司，
类型：发明
国别省市：